資源簡介

《光合作用實驗改進-光合作用產生氧氣&需要二氧化碳》
一、教材分析
這節內容涉及一個重要的上位概念：“綠色植物通過葉綠體利用光能，把二氧化碳和水轉變為儲存能量的有機物，并且釋放氧氣的過程，叫作光合作用”。基于這個上位概念，筆者設計與改進光合作用的演示實驗。光合作用這節內容中有《檢驗光合作用釋放氧氣》、《檢驗光合作用需要二氧化碳》等多個教師演示實驗。實驗中所實涉及的二氧化碳、氧氣都是無色無味的氣體，看不見摸不著；通過演示實驗可以讓學生直觀地感受到光合作用過程中物質的變化過程，有利于幫助學生理解光合作用的實質，從而理解光合作用這一植物重要的生命活動。同時，還可以激發學生的學習興趣，培養學生嚴謹的科學態度和創新精神。
二、學情分析
本次實驗對象選用的對象是初二學生，已經對實驗設計與動手操作有一定的理論基礎，通過教學活動，讓學生分組討論、集思廣益，引導他們由淺入深、對比分析、學會設計改進實驗、體驗實驗的全過程，從廣度、深度上開拓學生的思維，幫助學生建立實驗法研究問題的基本步驟體系。
三、教學目標
1.知識與技能
探究與驗證植物光合作用產生氧氣與吸收二氧化碳的實驗，在實驗中提升對實驗的設計與分析能力；加深對植物光合作用的原料與產物的認識與理解；學會利用光合作用原理分析解釋生產生活中的實際問題。
2.過程與方法
通過“情境導入--回顧光合作用--課本原型實驗操作--發現實驗不足與優點--改進設計實驗--動手檢測實驗結果--知識小結”的過程，認識到綠色植物光合作用的過程與原理，培養學生的觀察、分析和解決問題的能力。
3.情感態度價值觀
通過設計并改進驗證光合作用需要二氧化碳與產生氧氣實驗，在實踐中培養學生的動手操作能力與實驗興趣，進一步讓學生認識到植物光合作用的重要性；增強學生的生態意識，提高對環境保護、綠化祖國的認識。
四、教學重點和難點
1．教學重點
光合作用產生氧氣與需要二氧化碳的實驗改進過程及其實驗結果驗證。
2．教學難點
啟發與引導學生設計改進實驗的全過程；組織學生開展小組實驗與展示。
五、教學方法
以小組合作形式的實驗法、觀察法、討論交流法與老師的講解相結合。
六、教學準備
PPT課件、微課視頻、六組演示實驗（3組驗證光合作用產生氧氣實驗，3組驗證光合作用需要二氧化碳的實驗）、金魚草、550毫升塑料水瓶、干燥管、堿石灰、針筒、輸液器等。
七、課程的教學理念與設計理念
課程標準“倡導探究性學習”，探究即探索，它不僅指類似于科學家的科學探究活動，還應包括從事實到形成概念的認知過程。學生通過觀察、實驗、等多種途徑分別驗證綠色植物在光下可以產生氧氣以及植物光合作用需要二氧化碳的事實，通過小組合作發現原型實驗的不足之處，從而在實踐中進一步改進實驗。課程教學的根本任務是提高學生終身發展所需的生物學核心素養。本節課的核心素養的培養點主要是引導學生驗證植物光合作用的原料與產物體會到植物可以釋放氧氣，幫助人類及其動物體更好地生存，體現出植物結構與功能相適應的生命觀念。教學中,通過兩個實驗的對比分析，課堂圍繞“情境導入--回顧光合作用--課本原型實驗操作--發現實驗不足與優點--改進設計實驗--動手檢測實驗結果--知識小結”的線索開展。通過探索生命奧秘的過程，學生形成實事求是的科學態度，學以致用來解決生產生活中的實際的能力，最終達成課堂的核心素養目標。
八、教學思路
“光合作用”是綠色開花植物生活方式的五大作用之一，在教材中起到重要的引領作用，與后面即將學習的呼吸作用相輔相成。但出于這節課的活動與實驗內容多而重復，本著“倡導探究性學習”與培養生物學核心素養的課程理念，對教材的教學內容做了適當的調整：
1.將課本上的演示實驗：“檢驗光合作用釋放氧氣”與“檢驗光合作用需要二氧化碳”實驗合二為一進行教學。
2.在教學過程中通過原型實驗與創新實驗相結合的形式進行實驗，通過小組合作交流、實踐的活動發現問題、思考改進后設計新的實驗、結果驗證的線索來開展實驗，最后再通過小組匯報，教師總結點評的方式肯定創新實驗的優勢、補充實驗的不足，從而在活動與交流中落實科學探究的生物學核心素養。
九、教學過程
《光合作用實驗的改進-光合作用產生氧氣&需要二氧化碳》教學設計
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
一、情境導入，知識回顧 引起興趣 ，導入新課ppt演示：展示植物清晨光合作用的圖片2、提問：清晨，走在微光照耀的道路上，兩旁的小樹散發出陣陣清新的空氣。這種使得氣體清新的氣體是什么？與此同時植物還需要吸收什么氣體 把植物的這種過程稱作什么作用？3、展示：出示光合作用的反應式： 學生積極思考，做出回答：這種氣體是氧氣，與此同時植物需要吸收二氧化碳；把這種作用稱作植物的光合作用。 問題導入法，導入新課，復習光合作用過程，為實驗做好理論準備。
二、驗證綠色植物光合作用產生氧氣 提出研究問題1、PPT演示：展示光合作用的反應式。2、提問：通過反應式我們可以看出，植物光合作用需要二氧化碳，產生氧氣，那么如何來驗證呢？如何設計實驗呢 3、實驗前組織學生觀看微課視頻：回顧課本原型實驗—驗證綠色植物在光下釋放氧氣4、組織學生實驗并思考：該實驗有何不足之處（圍繞器材、氧氣收集方式、氧氣量與濃度展開思考）？如何改進？課本原型實驗小組VS改進實驗小組原型實驗小組展示：提出實驗的不足：①裝置不夠簡潔，且容易破碎②在收集氧氣的過程中容易漏氣③收集到的氧氣純度與濃度不夠④實驗現象不明顯，帶火星的衛生香并未復燃改進實驗小組展示：提出實驗的改進：①簡化裝置，安全不怕摔②改進收集氧氣的方法，避免漏氣③增加二氧化碳量保證氧氣的純度與濃度④實驗現象明顯，帶火星的衛生香復燃3、教師總結環節提問：實驗裝置是否簡潔方便？實驗氧氣收集方法如何？改進實驗優點如何？實驗現象明顯與否？總結：學生自由發言，教師總結補充a.實驗材料b.裝置的氣密性c.實驗光照時間d.氧氣的收集量 學生借助微視頻提前熟悉實驗流程，積極思考實驗改進方法；小組合作交流，圍繞老師提出的問題，進行實驗設計并展示。 培養學生觀察、思考、實驗創新能力；發揮小組合作學習的力量，共同改進實驗；在實驗中增強實踐動手能力，培養興趣。
三、驗證植物光合作用需要二氧化碳 1、思考：如果想辦法吸收掉環境中二氧化碳，植物還能否進行光合反應？二氧化碳是否是光合作應的必須原料？怎樣設計實驗進行驗證？2、實驗課前觀看微課視頻：介紹課本原型實驗-證明光合作用需要二氧化碳3、小組實驗：原型實驗&改進實驗4、小組展示：原型實驗小組展示：發現實驗的不足：①裝置復雜，步驟繁瑣②實驗周期長，耗時多③實驗存在一定危性，如氫氧化鈉溶液，酒精燈等實驗器材④實驗現象不明顯改進實驗小組展示：提出實驗的改進：①簡化裝置，減少步驟；②縮短實驗周期，高效實驗③轉變思路，改用檢測產物中的氧氣來驗證光合作用需要二氧化碳④實驗現象明顯實驗結果檢測:學生談感想，教師點評比較原型實驗與改進實驗，說說原實驗的不足與改進實驗的優點 學生積極思考并實驗；通過實驗發現不足，改進實驗；實驗結果鑒定與經驗分享。 由淺入深，在實踐中發現實驗不足之處，通過小組交流做出改進；體驗實驗改進的神奇之處，進一步激發學習興趣。
四、實驗總結 梳理實驗設計原理，方法，加強理解；對比實驗優缺點，掌握實驗改進的方法思路。 總結提升
五、作業鞏固 展示對應的光合作用題目，檢測鞏固: 學以致用，分析問題 教會學生利用所學解決實際問題的方法。
六、板書設計
光合作用的改進實驗實驗目的驗證綠色植物光合作用產生氧氣驗證綠色植物光合作用需要二氧化碳實驗原理植物進行光合作用下會產生氧氣，用帶火星的衛生香或者木條檢測利用堿石灰、氫氧化鈉吸收二氧化碳，植物光合作用缺少原料，將不能進行光合作用，也將無法合成淀粉與釋放氧氣實驗器材衛生香、塑料水瓶、水草(金魚藻）、干燥裝置等實驗方法實驗法、觀察法實驗結果帶火星衛生香/木條復燃，證明光合作用確實產生了氧氣帶火星木條不復燃，證明植物在缺少二氧化碳的前提下無法進行光合作用
十、教學反思
1.通過實驗操作與設計改進，在實驗的過程中，鍛煉了學生的動手能力；在實驗的改進與討論中，激發與培養了學生的創新思維；在師生的互動中，增進了對植物光合作用的理解與交流，很好的鞏固了知識；在展示實驗的活動中，鍛煉了學生的自信與口頭表達能力。
2.對于光合作用的實驗，此次通過改進實驗的設計與實施，使得原型實驗得到了很好的優化，具體表現如下：
（1）簡化器材：實驗裝置精簡為一套；用一只500ml透明塑料瓶來取代《檢驗光合作用釋放氧氣》中的漏斗、標本瓶、及其試管三個裝置，既簡化了器材，又體現出環保與高效性。
（2）優化氧氣收集器材與方法：自制排水收集氧氣裝置，優化氧氣的收集，保證氧氣的量與純度；此外通過針筒抽取的形式，可以實現收集到氧氣的連續使用，實現教師多班的連續實驗教學。
（3）改進方法，整合實驗：將驗證光合反應需要二氧化碳與釋放氧氣實驗用一套裝置來實現演示，實現了實驗的整合。
（4）轉變思路，縮短實驗周期
通過檢測光合作用的產物中的氧氣量來進行《檢驗光合作用需要二氧化碳》實驗，省去暗處理與葉片脫色實驗時間，大大縮短了試驗時間，提高了實驗效率。
3.對于實驗的成功，絕非偶然，而是要真正在實踐中不斷發現問題，改進問題。在這個過程中自己失敗過很多次，但慶幸自己堅持去做，最后取得了不錯的實驗效果，但對于實驗的必然變量光照的保證還需要進一步改進，后期將進一步改進，以應對陽光不好的天氣也可以有同樣的實驗效果。
4.最后僅代表個人感謝每一位幫助過自己的同事、學生。

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